先前第107期和第112期電子報中，有提到地震災害會導致邊坡災害的發生，而臺灣位於環太平洋地震帶，地震風險隨時存在，尤其在人口稠密的大城市，一場強烈地震可能造成生命和財產的重大損失。根據中央氣象署近十年的統計，每年平均發生有感地震的次數高達1253次(圖一)，因此，許多人希望能像天氣預報一樣，提前知道地震的發生，以便採取防震措施。有時候，報章雜誌或網路上會有所謂的專家預測地震的消息，但真的能預測地震嗎？

臺灣地區的地震主要是「構造性地震」(圖二)，是由板塊運動引起的地殼變動所導致，於地層受到大地應力作用、開始變形並累積能量，當地層無法承受時突然斷裂，釋放出累積的能量，造成所謂的地震。

儘管知道地震能量釋放通常發生在斷層處，但目前依然無法準確預測地震的發生時間、地點和規模。這主要是因為地震發生在地底下，無法直接觀察並完全理解其發生的機制和過程。因此，雖然有許多民間流傳的地震預測方法(如：坊間流傳著生活在深海水域的皇帶魚，鮮少有出現在淺水的海域，因此被捕獲的機會極微，相傳皇帶魚會因地震而受驚游至淺水避難，牠的出現即預示了會有大地震的發生，因為這樣才被稱為「地震魚」(圖三)，但這些方法都無法經由科學驗證。即使成功預測，也僅是偶然猜中，無法作為地震防災預警的可靠依據。目前主要致力於在地震發生之前找出其前兆，一般認為較可信賴之地震前兆，必須同時仰賴多項觀測結果方可達到預測之目標。

透過觀察地震前的一些變化，如地層受到擠壓而變形、以及相關的地球物理或地球化學現象，來探討地震前兆的可能性。這些前兆包括以下幾個重要觀測項目：
一、大地測量（全球衛星導航定位）：
利用現代衛星定位系統（如GPS、GLONASS、Galileo、Baidou等）進行長時間和高精度的地殼測量和記錄，希望能從地殼的微小變動中探測地震的前兆。這被認為是目前科學界最有可能用來預測地震的方法之一。
為推動地震前兆的研究，氣象署自1999年集集地震後開始建置臺灣地球物理觀測網（TGNS）。透過高精度GPS衛星大地測量，建立臺灣地區大地變形資料庫，以供地震前兆、斷層活動、火山活動、地層下陷及滑動監測之用。自2012年起，網絡逐步升級至高精度GNSS儀器，進行多星系統(如：美國全球定位系統-GPS、俄國的格洛納斯系統- GLONASS、中國北斗衛星導航系統-BDS、歐盟的伽利略定位系統- Galileo)連續觀測。
目前TGNS觀測網包含163個GNSS觀測站、6個地下水位觀測站、12個地球磁場觀測站和20個大地電場觀測站（圖四）。這些觀測站的設置和持續運作，為深入研究地震前兆提供了重要的數據基礎和科學支持。

二、大地電磁變化：
大地電磁法是一種用於研究地球深部結構的技術，利用天然交變電磁場作為能量來源。這些電磁場由大氣層中的雷電活動或太陽帶電粒子擾動地球磁層所引起，其特性包括頻寬廣、能量豐富且不易受高阻層屏蔽。大地電磁法根據電場和磁場在地下傳播的特性，能夠推斷出地下不同深度處的電性特徵。應用頻率分為高頻段和低頻段，高頻段主要受大氣層雷電效應影響，而低頻段則與太陽帶電粒子相關。低頻段的信號能夠穿透地層較深，因此適合用來探測地下較深的電阻率分佈情況。
大地電磁法作為一種非侵入性且有效的地球物理探測技術，在地震前後期間，會有地層錯動和岩石破裂時會釋放電磁波，影響附近地區的電磁場分布，觀察這些變化可以知道是否與即將發生的大地震有關( Bertrand, et al.,2012; Chen1, C.S., and Chen, C.C.,2000; Telesca, et al.,2013)。圖五、圖六是以1999年集集大地震為例，在震央下有著明顯的低電阻異常(LRA)，此異常區域也位於車籠埔斷層(CLP Fault)底下。

三、電離層濃度異常：
利用地面接收機網記錄全球衛星定位系統（GPS）發射的雙頻電波，能夠反演計算電離層的全電子含量。目前中央氣象署擁有約160個接收站，這些站點每30秒就能在距地表350公里高的太空中捕捉到1000至2000個全電子含量分布，解析度相當精確。
藉由監測和分析電離層的全電子含量異常情況來研究地震前兆，太空科學研究所教授劉正彥發現地震發生前一至五天，震央上空的電離層電子濃度會顯著下降(Hsiao, et al., 2010; Hsiao, et al., 2008; Liu, et al., 2006)。要確定某一天電子濃度是否異常下降，需要與過去15天的電離子中位數進行比較。如果某一天的電子濃度明顯低於中位數，就可以視為異常，並合理懷疑可能有地震即將發生。進一步分析過去包括九二一大地震、四川大地震和神戶大地震在內的五級以上地震的電離層觀測資料，結果顯示80%的地震在發生前會出現電離層異常，而規模六以上的強震更有90%符合此前兆現象(圖七)。
儘管目前無法確定電離層電子濃度下降的具體原因是地震引起，仍需要更多可靠的證據來支持電離層濃度異常變化與地震發生之間的確切關聯，但相信這些研究對於地震預警具有一定的輔助作用。

四、長微震(Tremor)：
在地震前，地球深處可能會發生一種名為長期微動的異常現象，這些微弱而持久的地震活動通常難以被感知，直到最近科學家們才開始注意到這些現象可能與大地震的來臨有關。根據美國西北大學的數據科學家Kevin Chao及其團隊研究發現，2010年3月在台灣甲仙發生的主要地震前，地表GPS觀測到了顯著的位移變化，這與地下長期微動的模式異常變化相關(圖八)。研究指出，地震前約2個月和3週前的長微動和GPS變位資料分析，其長期微動的累加率和再現週期發生顯著變化，此一變化型態 (temporal variation pattern) 與地表位移觀測呈現出驚人的一致性(圖九)。

這項研究不僅僅是從地震分佈的角度來探討這些現象，更是首次成功地將地表GPS觀測資料與地下長期微動聯繫起來，其進一步分析這些微弱地震活動與大地震之間關聯性的新證據。此外，研究還觀察到，不僅是主要地震，甲仙地震的較大餘震如規模4.2的事件，亦觀測到類似的地下微動異常現象，同時伴隨著地表GPS訊號的變化。

這些發現不僅擴展對地震前兆現象的理解，還提供新的觀測方法和工具，有助於未來預測和評估地震風險。總的來說，這項研究不僅深化地震預警系統的發展，並由地震前的地下活動過程提供更深入的關聯性證據。

五、地震預報：
地震測報的生成始於中央氣象署所屬的地震觀測站，這些觀測站遍佈台灣各地(圖十、圖十一)，密切監測著地殼的微小變動。利用先進的地震儀器和技術，不斷收集和分析地震活動的數據。一旦偵測到地震活動訊號，地震觀測站會立即啟動強震即時警報系統，迅速向公眾發送重要的地震資訊，如震央位置、地震深度、震度分布圖以及可能的影響範圍。

在地震發生後，地震定位是相當重要的工作。中央氣象署所屬地震觀測站會根據多個觀測點的數據，計算出地震的預估位置和規模(圖十二)。這些資訊的準確性和即時性對於災害應變至關重要。當地震定位完成後，中央氣象署通過速報系統即時將資訊傳送給各地的防災機構、媒體，若地震預估規模到達5.0以上且震度有4級以上，會向民眾發布國家級警報(圖十三)，以幫助他們迅速採取應對措施 (圖十四)。

以0403花蓮地震為例，上午7點58分9秒發生地震，中央氣象署測站接收了強地動訊號(圖十五)，在9秒內進行了地震位置、規模以及全台震度的預估，針對預估震度達4級以上的地區在上午7點58分18秒發布國家級警報(圖十六)，當日包含餘震共發布了12則地震災防告警簡訊，經過即時強地動分析及災防告警後，氣象署發布今年第19號地震發生時間在113年4月3日7時58分9秒，芮氏規模7.2花蓮縣政府南南西方14.9公里(位於花蓮縣壽豐鄉)(圖十七)。因為地震規模到達7以上，預計有很大的災情產生，內政部即刻成立地震中央災害應變中心一級開設，接著進行第109期電子報所提到的應變管理資訊系統(EMIC)，有效且即時的掌握災情訊息及處理狀況，並且持續追蹤災區更新資訊，協助民眾進行疏散撤離與避難。

在地震預測與防災的領域中，至今仍無法準確提前幾天預測地震的發生時間、地點和規模，這是因為地震發生的機制複雜，且地下過程難以直接觀測。中央氣象署及各學、研機構在觀測和預測方面進行了重要的科學研究與投入，透過大地測量、地電場、地磁場等觀測手段，嘗試捕捉地震前兆，以提前發布預警並減少地震災害損失。
未來，隨著技術的進步和科學研究的深入，或許能夠更精確地理解地震的形成機制，進而提升預測的準確性和可靠性。然而，這需要全球科學界的持續合作和努力，以期對地震這一自然災害有更深入的認識，提供更有效的防災措施和應對策略。

1.地震發生的原因為何?
2.臺灣地球物理觀測網
3.國家級警報來了--地震測報過程
4.電離層濃度異常　恐為地震前兆
5.真正的地震前兆研究是怎麼做的?
6.什麼是長微震？從長微震中能找尋大地震的前兆？
7.告警訊息 - 國家災害防救科技中心災害告警細胞廣播訊息網 (cbs.tw)
8.0403花蓮地震即時強地動震波圖